Arrington Capital：深度剖析波卡平行链设计理念与运作机制
波卡的目标是成为区块链中的区块链，将状态与应用分开，让每个L1专注于自己链的可定制性。作者：Ninos Mansor，Arrington Capital合伙人
原标题：《The League Of Parachains: Polkadot》
编译：麟奇，链捕手
摘要
波卡对多链问题提出一个新颖的解决方案，类似于国际社会中多民族国家之间的共存。每个国家都追寻自己的命运，并对未来抱有美好的愿景，这些不同的文化聚集在一起形成联盟，从事贸易，生活在一个良好外交而非战争的世界。
这就是波卡的"Layer Zero"（L0）中继链背后的理念。开发人员构建满足特定应用程序和用户需求的自定义区块链（平行链），但这些链在共享安全的旗帜下进行合作。他们各自专注于建立其Layer 1（L1）的核心竞争力，但共同享有L0的安全性。
波卡的目标是成为区块链中的区块链，将状态与应用分开，让每个L1专注于自己链的可定制性。L1们将安全问题外包给母舰：就像每个国家都能享受常备军的好处，而不需要组建、维护和部署常备军。因此，平行链可以将原本用于L1安全的资源重新部署到其产业链的核心竞争力上。这种共享的安全系统释放了(1)平行链的可定制性而不牺牲其安全性；(2)不同的平行链之间的内在互操作性。
波卡需要独特的经济学。平行链依赖于中继链的安全性，但安全性不是想获得就能够得到的。它具有稀缺性。因此，平行链位置具有的稀缺性，整个经济架构是围绕开发人员如何获取、维护和外包安全方面的L0而构建的。
为了对网络安全这一稀缺资源进行定价和分配，波卡转向了自由市场：蜡烛拍卖。通过这种方式，未来网络用户可以通过众包贷款流程进行资金支持，从而实现资源的无许可性、竞争性和公平分配。无法获得平行链安全位置的项目仍然可以通过按使用付费的形式，从获得平行链位置的持有者那里，租借它，来获得中继链的安全性。
在这份报告中，我们解读了波卡的技术和哲学基础。
第一部分将重点介绍波卡如何解答区块链的三元悖论，并汇聚到平行链的可定制性上；
第二部分将通过众包贷款、蜡烛拍卖和平行线程（Parathreads）来解读平行链的融资问题；
在第三部分，我们将探讨著名知名的平行链先驱项目，并描述他们是如何利用波卡的架构来建立自己的定制区块链。
1.波卡：Layer 0
1.1 多链世界假说
我们将会生活在一个多链的世界中。民族和国家因其建交历史、多种族以及贸易和生产的相对优势而不同。同样的，区块链将为具有广泛需求的用户提供各种功能，每个地区都有一个最适合其目标的区块链。不同的政治和经济理念将表现为共识算法和释放时间。
多链世界将以用户的形象出现。实时货币实验解锁了一种新的货币秩序: 用户可以无缝迁移到反映其世界观的链上，无论他们是奥地利人、凯恩斯主义者还是介于两者之间的任何人。
同个用户将同时生活在不同的链上，这证明了人类个性的不一致和分裂。多链世界是多国世界的自然演变：虽然多链比以往任何时候都更不受地理环境的限制，但它仍然需要一个中心。它将被需要用于外交、贸易和维和的基础设施。
这是波卡的核心及其对多链格局的贡献。
1.2 区块链中的区块链
1.2.1 解决三元悖论：应用与状态的分离
2020年的DeFi和2021年的NFT验证了多链假说。并且，夏季里的繁荣也证明了开发者和用户在多大程度上受制于狭隘的设计参数。他们必须选择一个链，并接受其版本的完整性、安全性和共识，这对某些应用程序来说足够了，但对另一些应用程序则不是。因此，用户别无选择，要么争夺资源（如Gas战），要么将次优设计纳入这一受限环境（如DEX设计：AMMs与CLOBs）。
从以太坊的受限实验中得出的最常见的结论是，以太坊需要进行扩容。虽然扩容可以缓解交易拥堵并降低交易成本，但用户仍然被困在一个单一的区块链范式中，即他们受制于政府的法律。
另一个结论是，没有（或极少数）网络会适合于所有的应用。相反，我们都要使用这些应用。哪个区块链应该承载上述用例？高价值的转账需要极高安全性，并以牺牲吞吐量和结算时间为代价。小额、频繁的转账不需要这些，但需要高速率（例如支付渠道、衍生品交易、游戏局点）。
当然，这方面进行专业化建设是要付出代价的。对于这些权衡的一个更普遍的表现是区块链三元悖论：即在可伸缩性、安全性和去中心化这三者总是需要协调。
我们的观点是，随着时间的推移，会有不同的方法来解决三元悖论。我们之前写过Vega的应用程序链方法，通过为其应用程序构建L1来解决三元悖论，以及Algorand希望建立一个单一的基础层，通过密码学的创新来解决三元悖论。
波卡通过抽象化来处理这个问题，允许不同的链进行协调，共同解决三元悖论。它的执行形式就像一个网络中的网络，将状态与应用脱钩。每个平行链都是它自己的L1。开发人员可以在不放弃性能的情况下自定义他们的安全保证。
波卡并不试图解决L1（平行链）的三元悖论，而是充当L0（中继链），在所有这些自定义区块链之间进行协调。因此，波卡对三元悖论的解决方式集中在可组合性上：每个区块链都依靠连续性的去中心化和可扩展性来配置自己的参数。
更重要的是，由于抽象化的使用，波卡的L1区块链是完全可自定义的。平行链决定了他们自己的架构、共识机制等，但在安全方面依仍赖L0。因此，像一个国家一样，平行链专注于他们的竞争优势，同时在一个更广泛的区块链联盟中共存。每个链都享有集体性的安全，就像一个国家享有国际军事委员会的保护一样。加入波卡类似于加入像北约这样的组织：L0以集体安全的概念为基础，保护平行链的全球生态系统。
安全抽象性的第二个，也可以说更容易被忽视的副产品是互操作性。由于不同的平行链通过中继链协调安全，中继链可以在平行链之间路由信息。这意味着像去中心化预言机和网桥这样的关键基础设施可以在本地网络中运行，并受益于相同的安全保障。
L1链可以进行单边交易，而不需要形成双边协议。成为中继链的一部分也就像成为WTO的成员一样。平行链可以在依靠单一基础设施（网络的集体安全性）的情况下进行沟通和转移价值。波卡因此消除了每个预言机或网桥，单独引导启动的安全的需要，创造规模经济，并再次允许平行链加倍发挥自己的比较优势。
图1：左图：L1区块链的区块链三元悖论——可扩展性、安全性和去中心化之间的一些权衡将始终存在。
右图：波卡解决三元悖论的方法：从L1中将安全保证抽象化，从而充当L0协调L1区块链，以实现安全性和可扩展性。这就是波卡如何实现可自定义化多链世界的方式。
1.2.2平行链的起源
如果开发人员想要部署dApp，他们可以部署在现有区块链上或构建自己的自定义区块链。在以太坊这样的主要区块链上部署的好处是，dApp继承了母网络的安全性和流动性保障。缺点是开发人员（以及最终用户）受限于L1共识属性。由于区块链不是为dApp定制的，用户就很明显是网络上的二等公民身份。
另一种方法是部署在单独的、自定义的区块链上，并针对dApp进行优化。这种应用链方法的问题在于，自定义区块链需要引导启动自己的安全性。新的区块链需要吸引足够的资金来保护共识性，最终会遇到冷启动问题。
就其本身而言，每个潜在的L1可能没有足够的经济价值来引导启动网络，但如果它们能够联合起来呢？然后，一个长尾区块链可以吸引足够的资本来保证安全性。假如有一种方法可以让小型dApp汇集资金，并形成一个集体去引导启动安全性，即使仅凭他们过小的规模而无法成功时，又该怎么办？
波卡提出了第三种选择：平行链。平行链是与中继链协调配合的L1区块链，外包安全保障。平行链有自己的一组节点（“收集器”），它们与中继链节点（“验证者”）合作协调。大致上，收集器产生的区块由验证者验证并签署，以生成中继链区块。验证者验证来自任何平行链的区块，并在不同的平行链之间轮换以防止串通。
最终效果：开发人员可以在自定义的区块链上启动dApp，但仍然可以通过L0与其他链协调共享安全性。这就是波卡的具有决定性的特征：平行链使dApp能够在不牺牲可自定义功能的情况下共享安全性。
通过拆分状态和应用，中继链不存储平行链的状态，它只关注状态的变化，而不是状态本身。因此，中继链不受各种平行链的存储需求的影响，并使每个平行链成为一等公民。
1.2.3 外包安全性：中继链
波卡的共识算法将状态与应用分开。中继链使用指定的PoS模式来达成共识，验证者用过抵押来确保诚实行为。其他验证者监督此验证者的不当行为。中继链的共识（大致上）以下列方式发生：
- 每个平行链使用自己的自定义共识机制，提出候选块并将它们提交给中继链。
- 中继链验证者，随机分配到一个给定的平行链，验证并分发他们从平行链收到的候选区块。
- 一个被选中的验证者使用经过验证的平行链候选区块提议一个新的中继链区块。
- 其他验证者监督区块提议（针对平行链和中继链区块），并投票确定一个中继链区块（最终确定性）。通过允许平行链使用他们自己的共识算法，但通过中继链进行协调，同时将安全性外包给一个L0的情况下，平行链可以保持可扩展性和分散性。
图2：波卡架构由三个主要组件组成：
(1)作为共享安全中心的L0中继链，
(2)独立运行的L1平行链，但从中继链租用安全性以用来固定租约，以及；
(3)平行线程，是定期租出中继链安全性但没有固定平行链租约的L1。
2、波卡平行链
由于中继链的共享安全性，波卡只能容纳有限数量的、具有足够高安全保证的平行链。因此平行链稀缺，候选者们必须去竞争一个名额。他们必须说服市场，让市场相信他们应该被锚定在中继链上。插槽位置总数是中继链验证者数量的函数（受计算限制约束）。
以每条平行链10个验证者的比例计算，当前约1000个验证者可以被容纳于约100个平行链插槽位置。下面我们将描述L1如何竞争获取平行链插槽位置，以及平行链如何将其服务出租给平行线程（希望使用中继链而不获得平行链插槽的L1）。
2.1 大众的智慧：平行链拍卖和平行链众筹
平行链插槽位置是网络的“首要房产”，或者说是主要资产。它们由自由市场进行估价和分配。如下所述，插槽位置是通过"蜡烛拍卖"定价的。候选的平行链通过一个被称为"众筹"的过程筹集资金，为其投标融资。
2.1.1 去中心化金融：众筹贷款和平行链租赁
为了在波卡平行链上进行部署，L1必须获得平行链租约（最长期限为两年）。他们用DOT（L0的原始代币）竞标平行链，他们能通过众筹来收集DOT。中标者在租赁期内（两年）被锁定为网络中的股份，并用于中继链的治理。
社区，也就是平行链的未来用户们，为这些竞标提供资金。因此，平行链资源反映了社区的需求。更重要的是，由于竞标是在租赁期内进行的，融资者和平行链选人有一致的激励机制。一旦租赁期满，融资方可以撤走他们的资金，因此平行链的赢家必须重新出价以保持他们的位置，再次提出他们的理由并试图说服社区。
为了吸引这种融资，平行链候选人通常会发行代币（授予平行链项目的治理权）以换取DOT。
2.1.2 有效定价：蜡烛拍卖
为了促进公平和有效定价，波卡在分配平行链插槽位置时使用“蜡烛拍卖”的方式。 过去，蜡烛拍卖是一种出价将持续到蜡烛熄灭为止的拍卖，这使拍卖期真正成为了未知数。参与者在一个未知能持续多长的时间段内出价，并在某个随机的时间拍卖结束。
在波卡中，蜡烛拍卖是通过使用固定的持续时间拍卖，但在事后追溯选择拍卖的结束时间（这发生在一个子集区间，例如在Kusama上，拍卖到期是在最后两天随机分配的）。这种设计可确保竞标者的出价能表达其真实价值，保证有效定价和分配平行链插槽位置。
图3：平行链候选人通过众筹为他们的投标融资。在蜡烛拍卖期间，对每个竞标者来说，最佳策略是下注他们最大的目标。拍卖的赢家将获得固定期限的平行链租约。失败的出价仍然可以通过成为任何平行链上的平行线程来定期使用中继链。过期后，拍卖过程会重复进行。
2.1.3 人人有份：平行线程与公共利益链
2.1.3.1 平行线程
既然只有约100个平行链插槽位置可用，那么应用程序的长尾会发生什么？波卡再次把这个问题留给市场力量。无法保护平行链的L1平行线程仍然可以使用平行链基础设施定期连接到中继链。
平行线程不是通过预先投入资金来租用一个插槽位置，而是产生即用即付的费用，实际上是租用了网络的主要资产。
如果一个平行线程项目获得足够多的需求，一旦有一个插槽空位出现时，它可以竞标一个平行链的插槽位置。同样地，一个不再满足市场需求的平行链项目可以被归入平行线程。通过这种方式，市场力量会不断地支配着波卡网络中的资源分配。
2.1.3.2 公共利益链
长尾项目的另一个例子是 "共同利益 "项目，例如连接到波卡网络的外部桥梁（比如来自比特币网络）。在这种情况下，所有的平行链将都受益于这种桥梁的存在，但经济收益可能不足以保证在平行链拍卖中中标。相反，平行链（以及一般的DOT持有者）可以集体投票为共同利益项目提供资金，以避免公地悲剧的发生。竞争共同利益链的项目不能发行自己的代币，因为它们是由治理者（DOT持有人）直接资助的。
3、平行链先驱们
3.1 金丝雀网络：Kusama
波卡有一个名为Kusama的激励性测试网络。这是波卡的" Kusama网络"，是新项目和新功能的测试场。Kusama在结构上与波卡几乎相同，但它已经有了自己的“生命”，主办了第一场平行链拍卖。
一般来说，竞标波卡平行链的项目会在Kusama上启动一个姊妹项目，因为风险价值较低（这为部署实验性功能提供了更大的自由）。Kusama可能会成为波卡的伙伴链，为长尾波卡平行链候选人和对安全要求较低的平行链提供一个“家”。因此，Kusama可以弥合波卡的平行链和平行线程之间的差距：项目将尝试要么在波卡上保护平行链，要么在波卡上成为平行线程，要么在Kusama上保护平行链。
下面我们总结了Kusama平行链拍卖的首届获胜者及其在波卡上的对应项目。
图4：Moonbeam将以太坊充满活力的生态系统，与波卡的可自定义化和本地互操作性相结合，迎来了多链世界。
3.2 可自定义以太坊： Moonbeam & Moonriver
从某种意义上说，Moonbeam是多链国家的最终实现体：它是平行链，其核心重点是与以太坊的外交和贸易。Moonbeam（Kusama上的Moonriver）是一个EVM平行链，旨在通过允许dApp轻松部署在波卡上来扩大当前在以太坊上的体验。Moonbeam与以太坊合约和工具（包括开发框架、预言机、索引工具、合约包等）完全兼容，并使用无需许可的Collator集的PoS共识。
该项目实现了与以太坊相同的开发和执行环境，并增加了与其他平行链的内置互操作性和扩展的基础层功能（在Moonbeam上），包括抵押、治理和跨链转移等好处。像每个平行链一样，它作为自己的L1运行，对于在波卡和以太坊之间寻找选择性的开发者来说特别有吸引力。作为向最大的开发者社区抛出的橄榄枝，Moonbeam平行链和生态系统可以更广泛的作为多链论成败的指标。
3.3 本地DeFi链：Acala和Karura
Acala（Kusama上的Karura）是波卡上一个兼容EVM的DeFi层。它是波卡的第一个本地DeFi链。在Acala上，DeFi从根本上不同于以太坊和其他L1。在以太坊上，开发者只能在智能合约层面（即应用层）定制应用程序。在应用层之外，他们无法控制以太坊的运作方式。他们不能控制gas费或用于支付其的货币。
Acala将波卡的可自定义化精神带到了DeFi：开发者可以跳出智能合约沙盒，优化DeFi核心区块链逻辑。gas费可以用任何代币支付，也就是Acala所称的经济抽象。Acala还支持本地DeFi基元，以便开发人员能够解决特定领域的问题，如计划清算（用于借贷dApps），保证流动性危机期间的协议偿付能力。
其他可定制的功能包括白名单交易类型（例如，预言机喂价更新交易可以是无需gas费的），以确保它们始终被包含在每个区块中。这在流动性危机期间非常重要，以物质激励鼓励更快的清算和更强的偿付能力保证（再次解决了DeFi中的一个特定领域挑战）。
3.4 波卡的Layer 2：Astar和Shiden
Astar Network（Kusama上的Shiden）是一个可扩展的、与EVM兼容的智能合约平台，支持L2扩展解决方案，旨在波卡之上构建以太坊2.0。Astar将支持最先进的roolup，包括Plasma、Optimistic和ZK-rollups。通过在波卡上本地启用L2技术，Astar可以在没有dApp启用和流动性分段储存的情况下扩展吞吐量。通过占用一条平行链，Astar为波卡平行链解锁了L2可扩展性，同时保持了互操作性。从理论上讲，鉴于波卡的基本互操作性，这可能有助于解决以太坊上L2的现有分段储存问题。
3.5 去中心化云计算网络：Phala和Khala
Phala Network（Kusama上的Khala）是一个去中心化的私有云计算网络。Phala通过分离共识和计算过程，允许在区块链上进行大规模的私有计算。Phala使用指定的PoS共识，其中计算任务被随机分配给网络中的不同节点。通过保证大规模的数据隐私，Phala可以实现密集和敏感的数据处理，如身份验证、医疗保健、专有交易和链上取证分析。
3.6 质押平台：Bifrost
Bifrost Network(Kusama上的Bifrost)是一个用于解锁质押资本流动性的协议。它是建立在验证者质押层和用户应用层之间的一个中间抽象层。Bifrost消除了保障网络安全的机会成本。
用户可以将任何PoS代币存入Bifrost网络，然后它将发行1:1的抵押衍生品，并使用跨链桥将资产抵押在其本地链上。抵押收益随后会累积到衍生代币中。
3.7 波卡索引器：SubQuery
为了相互协调，平行链需要一个安全且分散的数据聚合层，使应用程序之间的通信标准化。SubQuery是区块链和应用程序之间的一个与链无关的去中心化数据聚合、索引和查询层。它使用SubQuery SDK抽象出特定于区块链的数据特质。
如果不同平行链是不同国家，而中继链对于这些国家来说就是一个国际联盟，那么SubQuery就是这个新的全球秩序的通用语言。SubQuery支持平行链内和跨平行链的多个dApp之间的无缝通信。使用SubQuery，开发人员可以将应用程序部署到平行链上，而无需构建自己的查询框架。
应用程序开发人员（消费者）从区块链上请求数据，而索引者则致力于清理和提供这些数据。数据索引是根据清单建立的，也就是一份描述来自哪个特定协议的数据需要被索引的文件。由索引器操作的节点记录这些指令（即监听什么事件，如何存储数据，以何种形式存储），用定期获取的新数据更新数据索引。
SubQuery使用一个数据市场来合理地分配资本和平行链数据。与其他数据索引协议不同，消费者和索引者平等地分担前期的索引成本。消费者和索引者签订一个定制的协议，称为采购订单合同，商定数据索引的结构，由消费者预先支付其费用。
因此，如果索引者履行了数据索引合同，他们的收入就会得到保证。这意味着消费者和索引者都是SubQuery协议中的第一等公民，他们通过协调来合理地分配他们的资本，以实现平行链的标准化、索引化和聚合。
结论
波卡是一个L1的自由市场，由一个单一的中继链L0介导。这个中继链是平行链安全的基础，使每个自定义区块链能够专注于其独特的相对优势。由于它们可以将安全性外包，他们可以更有效地自定义链和部署资源，专注于改善流动性、用户界面和社区增长。
由于安全是有成本的，所以说平行链是一种稀缺资源。它们是波卡的首要资产。候选者必须通过竞争来赢得一个插槽位置，说服社区（融资者）抵押他们的DOT并帮助项目竞标平行链。由于租约在某个确定的时期（最多两年）后到期，他们必须持续重复这个过程，最终邀请长期参与者进入生态系统并激励持续创新。
我们有兴趣跟踪平行链上的经济价值与中继链 (DOT) 上的经济价值之间的关系。有许多开放的问题存在。平行链的经济价值将如何分配？平行链将如何相互协调？考虑到他们的集体命运，他们是否能够有效地合作并避免公地悲剧的发生？我们是否会看到平行链之间的冲突，就像具有不同战略和政治目标的国家之间的冲突那样？
这些链如何做到将不仅在内部竞争，而且还与波卡之外的L1竞争？专注于链间外交的平行链（如月光）是否能够不仅与平行链，而且与延伸到生态系统之外的帝国（如以太坊）成功建立联盟？我们是否会看到单个国家（平行链）的GDP超过集体（中继链）的GDP？特定平行链的巨大成功是否会造成分裂的威胁，促使该链脱离L0联盟？
波卡最深远的贡献可能是它使集体安全成为自由市场的解决方案。在一战后成立的国际联盟最终还是失败了。波卡是首次尝试去中心化集体安全，这是一种可以通过公开市场买卖的稀缺资源，最终被平行链捕获。
我们很高兴不仅将资本部署在新兴的平行链和支撑它们的工具中，而且还部署到在每个L1上构建的应用程序（如Moonbeam和 Acala）中。随着我们走向一个多链世界，我们将继续看到不仅越来越自定义化，而且关联性越来越强的用例。
这就触及了波卡设计理念的核心。该项目最终是为了试图平衡L1的自由市场可定制性，与共享安全的统一国际主义——平行链联盟。
